MySQL优化

==一、MYSQL逻辑架构

1. 连接层

最上层是一些客户端和连接服务，包含本地sock通信和大多数基于客户端/服务端工具实现的类似于TCP/IP的通信。主要完成一些类似于连接处理、授权认证及相关的安全方案。在该层上引入了线程池的概念，为通过认证安全接入的客户提供线程。同样在该层上可以实现基于SSL的安全连接。服务器也会为安全接入的每个客户端验证它所具有的操作权限。

2. 服务层

**第二层架构主要完成大多数的核心功能，如SQL接口，并完成缓存的查询，SQL的分析和优化及部分内置函数的执行。**所有跨存储引擎的功能也在这一层实现，如过程、函数等。在该层，服务器会解析查询并创建相应的内部解析树，并对其完成相应的优化如确定查询表的顺序，是否利用索引等。最后生成相应的执行操作。如果是select语句，服务器还会查询内部的缓存。如果缓存空间足够大，这样在解决大量读操作的环境中能够很好的提升系统的性能。

查询缓存 —> 语法解析 —> 查询优化

3. 引擎层

**存储引擎层，真正的负责了MySQL中数据的存储和提取，服务器通过API与存储引擎进行通信。**不同的存储引擎具有的功能不同，这样我们可以根据自己的实际需要进行选取。

4. 存储层

数据存储层，主要是讲数据存储在运行于裸设备的文件系统之上，并完成与存储层引擎的交互。

二、MySQL存储引擎

1. MyISAM和InnoDB

对比项	MyISAM	InnoDB
主外键	不支持	支持
事务	不支持	支持
行表锁	表锁，即使操作一条记录也会锁住 整个表，不适合高并发的操作	行锁，操作时只锁某一行，不对其它行有影 响，适合高并发的操作
缓存	只缓存索引，不缓存真实数据	不仅缓存索引还要缓存真实数据，对内存要 求较高，并且内存大小对性能有决定性的影响
表空间	小	大
关注点	性能	事务
默认安装	Y	Y

三、MySQL索引优化

1. 性能下降SQL慢原因

• 查询语句写的烂

• 索引失效

索引分为单值索引或复合索引，建索引之后内部会做排序，查询更快

# 假设user表中有id、name、email、number字段
select * from name where name = 'zhangsan';
# 根据name字段设置单值索引，查询会更快
create index idx_user_name on user(name);

select * from name where name = 'zhangsan' and email = '[email protected]';
# 根据name和emain字段设置联合索引
create index idx_user_nameEmail on user(name, email);

• 关联查询太多join（设计缺陷或不得已的需求）

• 服务器调优及各个参数设置（缓冲、线程数等）

2. join查询

SQL执行顺序

• 手写

# 查询一般手写代码逻辑
SELECT DISTINCT
	< select_list >
FROM
	< left_table > < join_type >
JOIN < right_table > ON < join_condition >
WHERE
	< where_condition >
GROUP BY
	< group_by_list >
HAVING
	< having_condition >
ORDER BY
	< order_by_condition >
LIMIT < limit_number >

• 机读

# 机读顺序
FROM < left_table >
ON < join_condition >
< join_type > JOIN < right_table >
WHERE < where_condition >
GROUP BY < group_by_list >
HAVING < having_condition >
SELECT
DISTINCT < select_list >
ORDER BY < order_by_condition >
LIMIT < limit_number >

• 总结

join图

3. 索引简介

索引的定义

• 索引（Index）是帮助MySQL高效获取数据的==数据结构。索引的本质是数据结构。索引的目的在于提高查找效率，可以类比字典。可以简单理解为排好序的快速查找数据结构==。

• 在数据之外，数据库系统还维护着满足特定查找算法的数据结构，这些数据结构以某种方式引用(指向)数据，这样就可以在这些数据结构上实现高级查找算法。这种数据结构，就是索引。

• 一般来说，索引本身也很大，不可能全部存储在内存中，因此索引往往以索引文件的形式存储在磁盘上。

• 我们平常所说的索引，如果没有特别指明，都是指B树（多路搜索树）结构组织的索引。其中聚集索引、次要索引、覆盖索引、复合索引、前缀索引、唯一索引默认都是使用B+树，统称索引。当然，除了B+树这种索引外，还有hash索引等。

索引的优势

• 类似大学图书馆建书目索引，提高数据检索的效率，降低数据库的IO成本
• 通过索引列对数据进行排序，降低数据排序的成本，降低了CPU的消耗

索引的劣势

• 索引也是一张表，该表保存了主键与索引字段，并指向实体表的记录，所以索引列也是要占用空间的。

• 虽然索引大大提高了查询速度，同时却降低了更新表的速度，如对表进行INSERT、UPDATE和DELETE。因为更新表时，MySQL不仅要保存数据，还要保存一下索引文件每次更新添加了索引列的字段，都会调整因为更新所带来的键值变化后的索引信息。

• 索引只是提高效率的一个因素，如果你的MySQL有大数据量的表，就需要花时间研究建立最优秀的索引，或优化查询。

MySQL索引分类

• 单值索引：一个索引只包含单个列，一个表可以有多个单列索引

• 唯一索引：索引列的值必须唯一，但允许有空值

• 复合索引：一个索引包含多个列

• 基本语法

  • 创建

    • CREATE [UNIQUE] INDEX indexName ON mytable(columnname(length));
    • ALTER mytable ADD [UNIQUE] INDEX [indexName] ON (olumnname(length));

  • 删除

    • DROP INDEX [indexName] ON mytable;

  • 查看

    • SHOW INDEX FROM table_name\G

  • 使用ALTER命令

    • 有四种方式来添加数据表的索引

    # 该语句添加一个主键，这意味着索引值必须唯一，且不能为NULL
    ALTER TABLE tbl_name ADD PRIMARY KEY(column_list);
    # 这条语句创建索引的值必须是唯一的（除了NULL外，NULL可能出现多次）
    ALTER TABLE tbl_name ADD UNIQUE index_name(column_list);
    # 添加普通索引，索引值可出现多次
    ALTER TABLE tbl_name ADD INDEX index_name(column_list);
    # 该语句制定了索引为FULLTEXT，用于全文索引
    ALTER TABLE tbl_name ADD FULLTEXT index_name(column_list);
    

MySQL索引结构

• BTree索引
  • 数据只存在于叶子节点，会大大减少IO次数，非叶节点存储“药引”和指针
• Hash索引
• full-text全文索引
• R-Tree索引

哪些情况需要创建索引

1. 主键自动建立唯一索引
2. 频繁作为查询条件的字段应该创建索引（比如银行系统里的账号，电信系统里的手机号）
3. 查询中与其他表关联的字段，外键关系建立索引
4. 频繁更新的字段不适合创建索引，因为每次更新不单单更新数据还要更新索引
5. where条件里用不到的字段不要创建索引
6. 单键/组合索引的选择问题（在高并发下倾向于创建组合索引）
7. 查询中排序的字段，排序字段若通过索引去访问将大大提高排序速度
8. 查询中统计或者分组字段

哪些情况需要创建索引

1. 表记录太少
2. 经常增删改的表（提高了查询表的速度，同时却降低更新表的速度）
3. 数据重复且分布平均的表字段，因此应该只为最经常查询和最经常排序的数据列建立索引。注意，如果某个数据列包含许多重复的内容，为它建立索引就没有太大的实际效果。

4. 性能分析

MySQL Query Optimizer 查询优化器

• MySQL中有专门负责优化SELECT语句的优化器模块，主要功能：通过计算分析系统中收集到的统计信息，为客户端请求的Query提供它认为的最优的执行计划（它认为最优的数据检索方式，但不见得是DBA认为的最优的，这部分最耗时间）
• 当客户端向MySQL请求一条Query，命令解析器模块完成请求分类，区别出是SELECT并转发给MySQL Query Optimizer时，MySQL Query Optimizer首先会对整条Query进行优化，处理掉一些常量表达式的预算，直接换算成常量值。并对Query中的查询条件进行简化和转换，如去掉一些无用或显而易见的条件、结构调整等。然后分析Query中的Hint信息（如果有），看显示Hint信息是否可以完全确定该Query的执行计划。如果没有Hint或Hint信息还不足以完全确定执行计划，则会读取所涉及对象的统计信息，根据Query进行写相应的计算分析，然后再得出最后的执行计划。

MySQL常见瓶颈

• CPU：CPU在饱和的时候一般繁盛在数据装入内存或从磁盘上读取数据的时候
• IO：磁盘IO瓶颈发生在装入数据远远大于内存容量的时候
• 服务器硬件的性能瓶颈：top，free，iostat 和 vmstat 来查看系统的性能状态

Explain

• 是什么（查看执行计划）

  使用EXPLAIN关键字可以模拟优化器执行SQL查询语句，从而指导MySQL是如何处理你的SQL语句的。分析你的查询语句或是表结构的性能瓶颈。

• 能干嘛

  • 表的读取顺序（ id ）
  • 数据读取操作的操作类型 （ select_type ）
  • 哪些索引可以使用（ possible_key ）
  • 哪些索引被实际使用（ key ）
  • 表之间的引用（ ref ）
  • 每张表有多少行被优化器查询（ rows ）

• 怎么玩

  • EXPLAIN + SQL语句

  • 执行计划包含的信息

    

• 各字段解释

  • id

    • select 查询的序列号，包含一组数字，表示查询中执行 select 子句或操作表的顺序
    • 三种情况
      • id 相同：执行顺序由上至下
      • id 不同：如果是子查询，id 的序号会递增，id 值越大优先级越高，越先被执行
      • id 有相同的也有不同的：id 相同的自上而下执行，id值越大越先被执行

  • select_type

    • 有哪些
      • SIMPLE：简单查询，查询中不包含子查询或UNION
      • PRIMARY：查询中若包含复杂的子部分，最外层查询则被标记为PRIMARY（最后加载的）
      • SUBQUERY：在SELECT或WHERE列表中包含了子查询
      • DERIVED：在FROM列表中包含的子查询被标记为DERIVED(衍生)，MySQL会递归进行执行这些子查询，把结果放在临时表里。
      • UNION：若第二个SELECT出现在UNION之后，则被标记为UNION，若UNION包含在FROM子句的子查询中，外层SELECT将被标记为：DERIVED
      • UNION RESULT：从UNION表获取结果的SELECT
    • 查询的类型，主要用于区别普通查询、联合查询、子查询等的复杂查询

  • table

    • 显示这一行的数据是关于哪张表的

  • type

    • 访问类型排列

    • 从最好到最差依次是：

      system > const > eq_ref > ref > range > index > ALL

      一般来说，得保证查询至少达到range级别，最好能达到ref

    类型	描述
    system	表中只有一行（等于系统表），这时const类型的特例，平时不会出现，可以忽略
    const	表示通过索引一次就找到了，const用于比较primary key或者unique索引，因为只匹配一行数据，所以很快，如将主键置于where列表中，MYSQL就能将该查询转换为一个常量
    eq_ref	唯一索引扫描，对于每个索引键，表中只有一条记录与之匹配。常见于主键或唯一索引扫描。
    ref	非唯一性索引扫描，返回匹配某个单独值的所有行。本质上也是一种索引访问，它返回所有匹配某个单独值的行，然而，它可能会找到多个符合条件的行，所以它应该属于查找和嫂买哦得混合体。
    range	只检索给定范围的行，使用一个索引来选择行。key列显示使用了哪个索引，一般就是在你的where语句中出现了between、<、>、in等的查询，这种范围扫描索引扫描比全表扫描要好，因为它只需要开始于索引的某一点，而结束于另一点，不用扫描全部索引。
    index	Full Index Scan，index与ALL区别为index类型只遍历索引树。这通常比ALL快，因为索引文件永昌比数据文件小（也就是说虽然ALL和index都是读全表，但是index是从索引中读取的，而all是从硬盘中读取的）
    ALL	Full Table Scan，将遍历全表以找到匹配的方案

    • possible_keys
      • 显示可能应用在这张表中的索引，一个或多个查询涉及到的字段上若存在多个索引，则该索引将被列出，但不一定被查询实际用到
    • key
      • 实际使用的索引。如果为NULL，则没有使用索引。
      • 查询中若使用了覆盖索引，则该索引仅出现在key列表中
    • key_len
      • 表示索引中使用的字节数，可通过该列计算查询中使用的索引的长度。在不损失精确性的情况下，长度越短越好。
      • key_len显示的值为索引字段的最大可能长度，并非实际使用长度，即key_len是根据表定义计算而得，不是通过表内检索出的
    • ref
      • 显示索引的哪一列被使用了，如果可能的话，是一个常数。哪些列或常量被用于查找索引列上的值
    • rows
      • 根据表统计信息及索引选用情况，大致估算出找到所需的记录所需要读取的行数
    • Extra
      • 包含不适合在其他列中显示但十分重要的额外信息

    类型	描述
    Using filesort	说明mysql会对数据使用一个外部的索引排序，而不是按照表内的索引顺序 进行读取的，mysql中无法利用索引完成的排序操作称为“文件排序”。常见 于order by
    Using temporary	使用了临时表保存中间结果，mysql在对查询结果排序时使用临时表。常见 于order by和分组查询group by。（很伤害系统性能）
    Using index	表明相应的select操作中使用了覆盖索引，避免访问了表的数据行，效率不 错！如果同时出现Using where，表明索引被用来执行索引键值的查找；如 果没有同时出现Using where，表明索引用来读取数据而非执行查找操作。 覆盖索引：就是select的数据只用从索引中就能够取得，不必读取数据 行，MySQL可以利用索引返回select列表中的字段，而不必根据索引再次 读取数据文件，换句话说查询列表要被所建的索引覆盖。
    Using where	表明使用了where过滤
    Using join buffer	使用了连接缓存
    impossible where	where子句的值总是false，不能用来获取任何元组
    select tavles optimized away	在没有GROUP BY子句的情况下，基于索引优化MIN/MAX操作或者对于 MyISAM存储引擎优化COUNT(*)操作，不必等到执行阶段再进行计算， 查询执行计划生成的阶段即完成优化。
    distinct	优化distinct操作，在找到第一匹配的元组后即停止找同样值的动作

5. 索引优化

单表案例

# 建表
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `article`(
`id` INT(10) UNSIGNED NOT NULL PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
`author_id` INT (10) UNSIGNED NOT NULL,
`category_id` INT(10) UNSIGNED NOT NULL , 
`views` INT(10) UNSIGNED NOT NULL , 
`comments` INT(10) UNSIGNED NOT NULL,
`title` VARBINARY(255) NOT NULL,
`content` TEXT NOT NULL
);

# 查询 category_id 为1且comments大于1的情况下，views最多的id
explain select id from article where category_id = 1 and comments > 1 order by views desc limit 1;

+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-----------------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                       |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-----------------------------+
|  1 | SIMPLE      | article | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    3 |    33.33 | Using where; Using filesort |
+----+-------------+---------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+-----------------------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

• 结论：很显然，type为ALL，即最坏的情况。Extra里还出现了Using filesort，也是最坏的情况。优化是必须的。

• 第一次优化：由于用到了category_id、comments和views这三个字段，所以先用这三个字段建索引

create index idx_article_ccv on article(category_id,comments,views);
explain select id from article where category_id = 1 and comments > 1 order by views desc limit 1;
+----+-------------+---------+------------+-------+-----------------+-----------------+---------+------+------+----------+------------------------------------------+
| id | select_type | table   | partitions | type  | possible_keys   | key             | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                                    |
+----+-------------+---------+------------+-------+-----------------+-----------------+---------+------+------+----------+------------------------------------------+
|  1 | SIMPLE      | article | NULL       | range | idx_article_ccv | idx_article_ccv | 8       | NULL |    1 |   100.00 | Using where; Using index; Using filesort |
+----+-------------+---------+------------+-------+-----------------+-----------------+---------+------+------+----------+------------------------------------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

• 此时可以看出，用到了索引，解决了 type为ALL 的全表扫描的问题，但依然没解决Using filesort的问题。因为 commets>1 的条件使后面的索引失效，如果改成comments = 1，那么Using filesort就会消失。

• 我们删掉索引重新来

drop index idx_article_ccv on article;

• 第二次优化，去掉comments的索引，使用category_id和views建立索引

create index idx_article_cv on article(category_id,views);
explain select id from article where category_id = 1 and comments > 1 order by views desc limit 1;
+----+-------------+---------+------------+------+----------------+----------------+---------+-------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table   | partitions | type | possible_keys  | key            | key_len | ref   | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+---------+------------+------+----------------+----------------+---------+-------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | article | NULL       | ref  | idx_article_cv | idx_article_cv | 4       | const |    2 |    33.33 | Using where |
+----+-------------+---------+------------+------+----------------+----------------+---------+-------+------+----------+-------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

• 再看，type变为ref，Using filesort也消失了，优化成功。

两表案例

# 建表
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `class`(
`id` INT(10) UNSIGNED NOT NULL PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
`card` INT (10) UNSIGNED NOT NULL
);
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `book`(
`bookid` INT(10) UNSIGNED NOT NULL PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
`card` INT (10) UNSIGNED NOT NULL
);

# 左连接查询
explain select * from class left join book on class.card = book.card;
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                                              |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+
|  1 | SIMPLE      | class | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   20 |   100.00 | NULL                                               |
|  1 | SIMPLE      | book  | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   20 |   100.00 | Using where; Using join buffer (Block Nested Loop) |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+
2 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

• 可以看到，两个type都是ALL
• 第一次优化，使用book表的card建索引

alter table book add index y(card);
explain select * from class left join book on class.card = book.card;
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+-------------------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref               | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+-------------------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | class | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL              |   20 |   100.00 | NULL        |
|  1 | SIMPLE      | book  | NULL       | ref  | y             | y    | 4       | db0720.class.card |    1 |   100.00 | Using index |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+-------------------+------+----------+-------------+
2 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

• book表的type已经变成ref了，用上了索引

• 第二次尝试，使用class表的card建索引

 drop index y on book;
 alter table class add index y (card);
 explain select * from class left join book on class.card = book.card;
 
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                                              |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+
|  1 | SIMPLE      | class | NULL       | index | NULL          | y    | 4       | NULL |   20 |   100.00 | Using index                                        |
|  1 | SIMPLE      | book  | NULL       | ALL   | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   20 |   100.00 | Using where; Using join buffer (Block Nested Loop) |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+
2 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

• 注意看，这一次class表的type变成了index，而index是不如ref的，通过观察rows也知道，是20+20，不如上面的

• 结论：左连接建右表，右连接建左表。

三表案例

# 新增一个表
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `phone`(
`phoneid` INT(10) UNSIGNED NOT NULL PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
`card` INT (10) UNSIGNED NOT NULL
)ENGINE = INNODB;

# 三表左连接查询
explain select * from class left join book on class.card=book.card left join phone on book.card=phone.card;
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | filtered | Extra                                              |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+
|  1 | SIMPLE      | class | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   20 |   100.00 | NULL                                               |
|  1 | SIMPLE      | book  | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   20 |   100.00 | Using where; Using join buffer (Block Nested Loop) |
|  1 | SIMPLE      | phone | NULL       | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |   20 |   100.00 | Using where; Using join buffer (Block Nested Loop) |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+------+------+----------+----------------------------------------------------+
3 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

• 可知，三个表的type全都是ALL
• 优化，对每个表的card字段都建一个索引

alter table book add index x(card);
alter table class add index y(card);
alter table phone add index z(card);
explain select * from class left join book on class.card=book.card left join phone on book.card=phone.card;

+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+-------------------+------+----------+-------------+
| id | select_type | table | partitions | type  | possible_keys | key  | key_len | ref               | rows | filtered | Extra       |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+-------------------+------+----------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | class | NULL       | index | NULL          | y    | 4       | NULL              |   20 |   100.00 | Using index |
|  1 | SIMPLE      | book  | NULL       | ref   | x             | x    | 4       | db0720.class.card |    1 |   100.00 | Using index |
|  1 | SIMPLE      | phone | NULL       | ref   | z             | z    | 4       | db0720.book.card  |    1 |   100.00 | Using index |
+----+-------------+-------+------------+-------+---------------+------+---------+-------------------+------+----------+-------------+
3 rows in set, 1 warning (0.00 sec)

• 可以看到 book 和 class 的 type 字段已经变成 ref 了，rows字段也变成了1。效果不错，索引最好设置在需要经常查询的字段。

Join语句的优化

• 尽可能减少Join语句中嵌套循环的循环总次数；“永远用小结果集驱动大结果集”。

• 优先优化嵌套循环的内层循环。

• 保证Join语句中被驱动表上Join条件字段已经被索引。

• 当无法保证驱动表的Join条件字段被索引且内存资源充足的前提下，不要太吝啬JoinBuffer的设置。

索引失效（应该避免）

1. 全值匹配我最爱

2. 最佳左前缀法则

   查询从索引的最左前列开始并且不跳过索引中的列（带头大哥不能死，中间兄弟不能断）

3. 不在索引列上做任何操作（计算、函数、类型转换），会导致索引失效而转向全表扫描（索引列上无计算）

4. 存储引擎不能使用索引中范围条件右边的列（范围之后全失效）

5. 尽量使用覆盖索引（只访问索引的查询（索引列和查询列一致）），减少select *（覆盖索引不写星）

6. MySQL在使用不等于（!= 或<>）的时候无法使用索引会导致全表扫描（）

7. is null ，is not null 也无法使用索引

8. like 以通配符开头（‘%abc…’）MySQL索引失效会变成全表扫描的操作（like%加右边）

   “…%”索引不会失效（部分有用），如果一定要前后都有%，那么可以使用覆盖索引来解决索引失效

9. 字符串不加单引号索引失效（字符串内有引号）

10. 少用or，用它来连接时会索引失效

口诀

全值匹配我最爱，最左前缀要遵守；

带头大哥不能死，中间兄弟不能断；

索引列上少计算，范围之后全失效；

百分Like加右边，覆盖索引不写星；

不等空值还有or，索引失效要少用；

VAR引号不可丢，SQL高级也不难！

四、查询截取分析

大纲

1. 慢查询的开启并捕获
2. explain+慢SQL分析
3. show profile查询SQL在MySQL服务器里的执行细节和生命周期情况
4. SQL数据库服务器的参数调优

1. 查询优化

永远小表驱动大表

优化原则：小表驱动大表，即小的数据集驱动大的数据集

select * from A where id in (select id from B);
等价于
for(select id from B)
for(select * from A where A.id = B.id)

当B表的数据集小于A表的数据集时，用in优于exists

select * from A where exists (select 1 from B where B.id = A.id);
等价于
for(select * from A)
for(select * from B where B.id = A.id)
即

当A表的数据集小于B表的数据集时，用exists优于in

exists关键字

select ... from table where exists (subquery);

该语法可以理解为：将主查询的数据，放到子查询中做条件验证，根据验证结果（true或false）来决定主查询的数据结果是否得以保留。

order by关键字优化

• 尽量使用Index方式排序，避免使用FileSort方式排序

  • MySQL支持两种排序，FileSort和Index，Index效率高，它指MySQL扫描索引本身完成排序。FileSort效率低
  • ORDER BY满足两情况会使用Index排序
    • ORDER BY语句使用索引最左前列
    • 使用where子句与Order By字句条件组合满足索引最左前列

• 尽可能在索引列上完成排序操作，遵照索引建的最佳左前缀

• 如果不在索引列上，filesort有两种算法，双路排序、单路排序

  • 双路排序
    • MySQL 4.1之前是使用双路排序，字面意思就是两次扫描磁盘，最终得到数据，读取行指针和order by 列，对它们进行排序，然后扫描已经排序好的列表，按照列表中的值重新从列表中读取对应的数据输出
    • 从磁盘读取排序字段，在buffer进行排序，再从磁盘取其他字段
  • 单路排序
    • 从磁盘读取查询所需要的所有列，按照order by列在buffer对它们进行排序，然后扫描已经排序好的列表，它的效率更快一些，避免了第二次读取数据。并且把随机IO变成了顺序IO，但是它会使用更多的空间，因为它把每一行都保存在内存中了
    • 由于单路是后出的，总体而言是好过双路的
    • 但是单路有问题
      • 在sort_buffer中，方法B比方法A要占用更多的空间，因为方法B是把所有的字段都取出来，所以有可能去除的数据的总大小超过了sort_buffer的容量，导致每次只能取出sort_buffer容量大小的数据，进行排序（创建tmp文件，多路合并），排序完再取sort_buffer容量大小的数据，再排。。。从而导致多次IO，得不偿失。

• 优化策略

  • 增大sort_buffer_size参数的设置
  • 增大max_length_of_sort_data参数的设置

• 提高order by的速度

  • order by 时 select * 是一个大忌，只query需要的字段，这点非常重要。在这里的影响是：
    • 当 query 的字段大小总和小于 max_length_of_sort_data 而且排序字段不是 TEXT|BLOB 类型时，会用改进后的算法——单路排序，否则使用————多路算法。
    • 两种算法的数据都有可能超过 sort_buffer 的容量，超出之后，会创建tmp文件进行合并排序，导致多次IO，但是用单路排序算法的风险会更大一些，所以要提高 sort_buffer_size。
  • 尝试提高 sort_buffer_size
    • 不管用哪种算法，提高这个参数都会提高效率，当然，要根据系统的能力去提高，因为这个参数是针对每个进程
  • 尝试提高 max_length_of_sort_data
    • 提高这个参数，会增加用改进算法的概率。但是如果设置的太高，数据总容量超 sort_buffer_size 的概率就会增大，明显症状是高的磁盘IO活动和低的CPU使用率

• 为排序使用索引（重点）

  • MySQL两种排序方式：文件排序、扫描有序索引排序
  • MySQL能为排序与查询使用相同的索引

  # 设置联合索引
  KEY a_ba_c(a, b, c);
  # order by 能使用索引，最左前缀
  order by a;
  order by a,b;
  order by a,b,c;
  order by a DESC, b DESC, c DESC;
  # 如果 where 使用索引的最左前缀定义为常量，则 order by 能使用索引
  where a = const order by b,c;
  where a = const and b = const order by c;
  where a = const and b > const order by b,c;
  # 不能使用索引进行排序
  order by a ASC, b DESC, c DESC;	/* 排序不一致 */
  where g = const order by b, c;	/* 丢失 a 索引 */
  where a = const order by c;		/* 丢失 b 索引 */
  where a = const order by a, d;	/* d 不是索引的一部分 */
  where a in(...) order by b, c;	/* 对于排序来说，多个想等条件也是范围查询 */
  

group by关键字优化

• group by 实质是先排序再进行分组，遵照索引建的最佳左前缀
• 当无法使用索引项，增大max_length_for_sort_data参数的设置 + 增大sort_buffer_size参数的设置
• where 高于 having，能写在where限定的条件就不要去having限定了

2. 慢查询日志

是什么

• MySQL的慢查询日志是MySQL提供的一种日志记录，它用来记录在MySQL中相应事件超过阈值的语句，具体指运行时间超过 long_query_time 值的SQL，则会被记录到慢查询日志中。
• long_query_time 的默认值为10，意思是运行时间超过10s以上的语句。
• 由他来查看哪些SQL超过了我们的最大忍耐时间，比如一条SQL执行超过了5秒钟，我们就算慢SQL，希望能收集超过5秒的SQL，结合之前的explain进行全面分析。

怎么用

• 默认情况下，MySQL数据库没有开启慢日志查询，需要手动设置参数，如果不是调优需要，不建议启动该参数，因为会带来一定的性能影响
  • 查看：show variables like '%slow_query_log%’
    • 第二个内容就是慢查询日志的文件路径
  • 开启：set global slow_query_log = 1;
  • 设置慢的阈值时间：set global slow_query_time = 3;（重开会话窗口才能看到变化）
  • 查询当前系统中有多少条慢查询记录：show global status like ‘%Slow_queries%’;

日志分析工具mysqldumpslow

使用mysqldumpslow --help查看帮助文档

3. 批量数据脚本

• 建表

• 设置参数 log_bin_trust_function_creators

  show variables like ‘log_bin_trust_function_creators’;

  set global log_bin_trust_function_creators = 1;

• 创建函数，保证每条数据都不同

• 创建存储过程

• 调用存储过程

4. Show Profile

1. 是否支持 show variables like ‘profiling’;
2. 开启功能，默认是关闭 set profiling=on;
3. 运行SQL
4. 查看结果，show profiles;
5. 诊断SQL，show profile cpu, block io for query 数字号码;
6. 四个耗时操作
   1. converting HEAP to MyISAM 查询结果太大，内存不够用了往磁盘上搬
   2. Creating tmp table 创建临时表
   3. Copying to tmp table on disk 把内存中临时表复制到磁盘，危险
   4. locked

5. 全局查询日志

1. 配置启用

   在mysql中的my.cnf中，设置如下

   #开启
   general_log=1
   #记录日志文件的路径
   general_log_file=/path/logfile
   #输出格式
   log_output=FILE
   

2. 编码启用

   set global general_log=1;
   set global log_output='TABLE';
   # 你所编写的sal语句将会记录在mysql库里的general_log表，可以用下面的命令查看
   select * from mysql.general_log;
   

永远不要在生产环境开启这个功能。

六、MySQL锁机制

1. 表锁（偏读）

特点

偏向MyISAM存储引擎，开销小，加锁快；无死锁；锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。

# 查看表上加过的锁
show open tables;

# 手动增加表锁
lock table 表名字 read(write), 表名字2 read(write), 其它;

# 释放锁
unlock tables;

# 分析表锁定
show status like 'table%';
/*
这里有两个状态变量记录MySQL内部表级锁定的情况，两个变量说明如下：
Table_locks_immediate：产生表级锁定的次数，表示可以立即获取锁的查询次数，每立即获取锁值+1
Table_locks_waited：出现表级锁定征用而发生等待的次数（不能立即获取锁的次数，每等待一次值+1），此值高说明存在着较严重的表级锁定争用情况
*/

场景1：session1对表A加读锁

• session1可以查询该表记录，其他session也可以查询该表记录

• session1不可以查询其他没有锁定的表，其他session可以查询或者更新未锁定的表

• session1插入或修改当前表都会报错，其他session插入或修改当前表会阻塞等待session1释放锁

场景2：session1对表A加写锁

• session1对该表的查询+更新+插入都可以进行，其他session对表的查询会被阻塞

总结

1. 对MyISAM表的读操作（加读锁），不会阻塞其他进程对同一表的读请求，但会阻塞对同一表的写请求，只有当读锁释放后，才会执行其他进程的写操作；
2. 对MyISAM表的写操作（加写锁），会阻塞其他进程对同一表的读和写操作，只有当写锁释放后，才会执行其他进程的读写操作。

此外，MyISAM的读写锁调度是写优先，这也是MyISAM不适合做写为主的引擎。因为写锁后，其他线程不能做任何操作，大量的更新会使查询很难得到锁，从而造成永远阻塞

2. 行锁（偏写）

特点

偏向InnoDB存储引擎，开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度最高。

InnoDB与MyISAM的最大不同有两点：一是支持事务；二是采用了行级锁。

事务

mysql中，事务其实是一个最小的不可分割的工作单元，事务能够保证一个业务的完整性。事务通常有四个属性ACID：

• 原子性：事务是最小的单位，不可以再分割。
• 一致性：事务要求，同一事务中的 sql 语句，必须保证同时成功或者同时失败。
• 隔离性：数据库系统提供一定的隔离机制，保证事务在不受并发操作影响的“独立”环境执行。这意味着事务处理过程中的中间状态对外部是不可见的，反之亦然。
• 持久性：事务一旦结束，就不可返回，对于数据的修改是永久性的。

并发事务处理带来的问题：

• 更新丢失：当两个或多个事务选择同一行，然后基于最初选定的值更新该行时，由于每个事务都不知道其他事务的存在，就会发生更新丢失问题–最后更新覆盖了其他事务所做的更新。

• 脏读：一个事务正在对一条记录做修改，在这个事务在完成并提交前，这条记录的数据就处在不一致状态；这时另一事务也来读取同一条记录，如果不加控制，第二个事务读取了这些“脏”数据，并据此做进一步的处理，就会产生未提交的数据依赖关系。

  一句话：事务A读取了事务B已修改但尚未提交的数据，还在这个数据的基础上做了操作。此时事务B回滚，A读取的数据无效，不符合一致性要求 。

• 不可重复读：一个事务在读取某些数据后，再次读取以前读过的数据，却发现其读出的数据已经发生了改变、或某些记录已经被删除了。

  一句话： 事务A读取了事务B已经提交修改的数据，不符合隔离性。

• 幻读：一个事务按相同的查询条件重新读取以前检索过的数据，却发现其他事务插入了满足其查询条件的新数据。

  一句话：事务A读取到了事务B提交的新增数据，不符合隔离性。

  例子：如果a，b两个事务都在进行操作，如果 a事务 开启之后，他插入一条数据，b事务并不能看到a事务插入的数据，此时b事务也插入数据，就会有可能造成主键冲突，但是b事务查表又看不到冲突的数据。

  脏读和幻读有点相似，脏读是事务B里面修改了数据，幻读是事务B新增了数据。

事务隔离级别

• 脏读、幻读、不可重复读，其实都是数据库读一致性问题，必须有数据库提供一定的事务隔离级别来解决。

级别	读数据一致性	脏读	不可重复读	幻读
未提交读	最低级别，只能保证不读取物理上损坏的数据	Y	Y	Y
已提交读	语句级	N	Y	Y
可重复读	事务级	N	N	Y
可序列化	最高级别，事务级	N	N	N

数据库的事务隔离级别越严格，并发副作用越小，但付出的代价越大，因为事务隔离实质上就是使事务在意的那个程度上“串行化”进行，这显然与“并发”相矛盾。

多个事务对同一行的操作需要前一个事务对该行的操作已提交，否则该事务会被阻塞。如果两个事务操作的行不一样，那么不会造成阻塞。

无索引导致行锁变表锁

比如第一个事务修改行时varchar类型不写单引号，导致索引失效，此时变为表锁，那么虽然第二个事务操作的行与第一个事务操作的行不一样，但也会阻塞等待，因为行锁变成了表锁。

间隙锁

什么是间隙锁

当我们用范围条件而不是相等条件检索数据，并请求共享或排他锁时，InnoDB会给符合条件的已有数据记录的索引项加锁；对于键值在条件范围内但并不存在的记录，叫做 “ 间隙 ”。

InnoDB也会对这个 “ 间隙 ” 加锁，这种锁机制叫做 “ 间隙锁 ”。

危害

因为Query执行过程中通过范围查找的话，他会锁定整个范围内的所有索引键值，即使这个键值在表中不存在。间隙锁有一个比较致命的缺点，就是当锁定一个范围键值之后，即使某些键值在表中并不存在，也无法插入数据，在某些场景下可能会对性能造成很大的危害。

如何锁定某一行

select xxx… for update锁定某一行后，其他的操作会被阻塞，直到锁定行的会话提交commit

优化建议

• 尽可能让所有数据检索都通过索引来完成，避免无索引行锁升级为表锁
• 合理设计索引，尽量缩小锁范围
• 尽可能较少检索条件，避免间隙锁
• 尽量控制事务大小，减少锁定资源量和时间长度
• 尽可能低级别事务隔离

3. 页锁

开销和加锁时间界于表锁和行锁之间；会出现死锁；锁定粒度界于表锁和行锁之间，并发度一般

七、主从复制

1. 复制的基本原理

slave会从master读取binlog来进行数据同步

MySQL复制过程分为三步：

1. master将改变记录到二进制日志（binary log）。这些记录过程叫做二进制日志事件，binary log events；
2. slave将master的binary log events拷贝到它的中继日志（relay log）
3. slave重做中继日志中的时间，将改变应用到自己的数据库中。MySQL复制是异步的且串行化。

2. 复制的基本原则

• 每个slave只有一个master

• 每个slave只能有一个唯一的服务器ID

• 每个master可以有多个slave

3. 复制的最大问题

网络上的延时

4. 一主一从常见配置

MySQL版本一致且后台以服务运行

主从都配置在[mysqld]结点下，都是小写

主机修改my.ini配置文件

从机修改my.cnf配置文件